地膜具有增温保墒、保水抑盐,改善土壤水肥气热条件,促进作物高产稳产等作用,在北方地区大面积推广应用,且使用量和覆盖面积呈增长趋势。但地膜厚度一般为0.008 mm,拉伸负荷较低,易破碎,残膜机械回收率低。随着使用年限的增加,田间残膜量逐年增加,对土壤—作物生态系统的负面效应也日益凸显。本研究通过室内土箱、土柱模拟和温室番茄种植相结合的试验方法,设置了6个残膜量水平,分别为0、80、160、320、640和1280 kg/hm2,研究了不同残膜量对土壤水分垂直入渗、蒸发和水平扩散及番茄生长发育的影响,为残膜污染地区农艺管理方式提供参考。本文的主要结论如下:1)残膜延长了土壤水分入渗时间,入渗至45 cm土层耗时随残膜量增加而增大;入渗一定时间,含残膜处理的入渗曲线与无残膜曲线分离,分离时间随残膜量增加而提前,分离时间与残膜量之间呈对数函数减小;Kostiakov模型更适合模拟含残膜土壤的入渗过程;湿润锋运移距离与入渗时间呈幂函数增长关系,但湿润锋运移距离随残膜量增加而递减;随残膜量增加,作物适宜生长区和水分分布重心逐渐上移。残膜对土壤水分入渗有较大的不利影响,其影响程度随残膜量增加而增大。2)随着残膜量增加,湿润锋垂直运移速率和累积入渗量逐渐减小;残膜量>80 kg/hm2时,湿润锋运移速率大幅下降;累积蒸发量随残膜量增加而递减,而蒸发系数呈递增趋势;随残膜量增加,0~10 cm和>20~45 cm土层质量含水率呈降低趋势,而土壤水分的变异系数呈增加趋势,残膜加剧了土壤水分垂直分布的变异性,残膜量>320 kg/hm2的处理会出现表土层“板结”现象。基于Gibbs抽样算法分析表明,Kostiakov入渗模型和Rose蒸发模型各参数的95%后验置信区间上下限的差值和标准差均随残膜量增加而增大,累积入渗量和累积蒸发量的95%后验置信区间面积呈增大趋势,土壤累积入渗量和累积蒸发量的不确定性随残膜增多而增强。3)残膜是一种难降解持续性污染物,会降低水平湿润锋运移速率、累积入渗量和土壤水分扩散率,残膜对土壤水分水平运动的阻滞作用随残膜增多而增强。水平湿润锋运移速率、土壤含水率和累积入渗量均随残膜量增加而减小,残膜量≥160 kg/hm2时,水平湿润锋运移速率和累积入渗量大幅降低;残膜对土壤水分水平运动的阻滞系数与残膜量呈正相关关系,残膜阻滞系数的最大增长率出现在80~160kg/hm2残膜量区间,增长率达251.15%;随残膜量的增加,阻滞作用较强区域距离入渗点的距离增大,Boltzmann系数和水分扩散率则逐渐减小,土壤基质势对水分水平运动的驱动作用和土壤持水能力逐渐减弱;但混有残膜的土壤水分水平运动过程,仍符合土壤水分扩散率单一参数模型和Kostiakov入渗模型。4)残膜阻碍了番茄苗期和开花坐果期根系的生长,根体积、根长密度和根干质量密度均随残膜量增加而降低;随着残膜量增加,苗期和开花坐果期的株高和茎粗均呈减小趋势,且株高和茎粗的增长速率逐渐降低。番茄养分积累的始盛期和高峰期随残膜量增加而提前,番茄追肥的最佳时期也应提前。在番茄苗期和开花坐果期,根系、茎秆、花和幼果的干物质量均随残膜量增加而减少,而叶片的干物质量呈递增趋势。残膜对番茄苗期根系、地上部生长和干物质积累的阻碍作用高于开花坐果期。由此可见,残膜对番茄苗期的危害强于开花坐果期,且干物质积累的始盛期和高峰期均随残膜量增加而提前,加强番茄苗期水肥管理和提前水肥施加时间是减轻残膜危害的有利措施。